本發(fā)明涉及低壓電器自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其是一種高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7的分、合閘操作機(jī)構(gòu)及其控制電路。

背景技術(shù)：

為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家低壓供電網(wǎng)絡(luò)的智能化，2015年，中國(guó)電網(wǎng)公司公布了《電能表外置斷路器技術(shù)規(guī)范》，QGDW 1621-2015。并對(duì)該電能表外置斷路器的能耗、可靠性、機(jī)械壽命以及抗干擾等都做了嚴(yán)格的要求。目前，國(guó)內(nèi)許多廠家展示的該類產(chǎn)品雖有很多特點(diǎn)，例如，公知專利號(hào)為201510198932.6的《一種用于微型斷路器的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)》和專利號(hào)為201520216159.7的《一種斷路器的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的功耗控制電路》等，皆有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和控制電路復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、生產(chǎn)成本低的斷路器操作機(jī)構(gòu)及其控制電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7的操作機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、操作手柄及執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊分別用于操控?cái)嗦菲鞯牟僮魇直兔摽坩槪涮卣髟谟冢核鰣?zhí)行機(jī)構(gòu)模塊包括與驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的輸出齒輪嚙合的主動(dòng)齒輪，該主動(dòng)齒輪設(shè)有同軸的傘形齒輪和直齒齒輪，主動(dòng)齒輪通過(guò)傘形齒輪與輸出齒輪嚙合，主動(dòng)齒輪通過(guò)直齒齒輪嚙合從動(dòng)撥輪，該從動(dòng)撥輪通過(guò)定位軸與操作手柄聯(lián)動(dòng)連接；還包括與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接的合閘到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，所述主動(dòng)齒輪設(shè)有直齒齒輪的端面安裝有與主動(dòng)齒輪聯(lián)動(dòng)的撥動(dòng)圈，撥動(dòng)圈上設(shè)有凸出的撥動(dòng)凸臺(tái)，該撥動(dòng)凸臺(tái)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周的行程中與合閘到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)形成單次接觸式配合關(guān)系并能通過(guò)鉸接于斷路器殼體上的脫扣杠桿推動(dòng)脫扣針；所述脫扣杠桿一端為與撥動(dòng)凸臺(tái)對(duì)應(yīng)的碰撞端，另一端為鉤住脫扣針的操作端，所述脫扣杠桿中部與斷路器殼體鉸接，撥動(dòng)凸臺(tái)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周的行程中與所述碰撞端形成單次接觸式配合關(guān)系。

本實(shí)用新型還進(jìn)一步設(shè)置為，所述主動(dòng)齒輪設(shè)有傘形齒輪的端面設(shè)有連接軸，所述直齒齒輪套接于所述連接軸上，所述撥動(dòng)圈設(shè)于連接軸的端部，撥動(dòng)圈上設(shè)有伸入連接軸中的定位柱，所述連接軸上設(shè)有與定位柱適配的定位孔。

本實(shí)用新型還進(jìn)一步設(shè)置為，所述從動(dòng)撥輪包括撥動(dòng)輪，該撥動(dòng)輪上延伸有與所述直齒齒輪嚙合的從動(dòng)扇形齒，該直齒齒輪為與傘形齒輪同軸的主動(dòng)扇形齒，所述主動(dòng)扇形齒的齒輪弧度、從動(dòng)扇形齒的齒輪弧度均與合閘斷路器合閘角度相同。

本實(shí)用新型還進(jìn)一步設(shè)置為，所述撥動(dòng)輪上開(kāi)設(shè)有限位軸孔，所述定位軸穿過(guò)限位軸孔與操作手柄形成周向定位配合。

本實(shí)用新型還進(jìn)一步設(shè)置為，所述操作端設(shè)計(jì)成彎鉤狀，用于鉤住脫扣針。

本實(shí)用新型還進(jìn)一步設(shè)置為，所述碰撞端設(shè)計(jì)成圓形；所述撥動(dòng)圈為圓盤形，其外周壁上設(shè)置用于進(jìn)行撥動(dòng)操作的撥動(dòng)凸臺(tái)，所述撥動(dòng)凸臺(tái)設(shè)計(jì)成半圓形。

一種高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7操作機(jī)構(gòu)的控制電路，其特征在于：包括驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)控制電路；

所述驅(qū)動(dòng)電路為交流電源的火線A經(jīng)過(guò)電容C限流受控于光耦OC,再經(jīng)過(guò)全橋U1到零線N；全橋的直流端與穩(wěn)壓二極管DW1、濾波電容C2并聯(lián)給直流電機(jī)供電，同時(shí)全橋U1的正極端經(jīng)過(guò)二極管D2、限流電阻1給光耦OC控制極續(xù)流。交流電源A端經(jīng)過(guò)電容C1與壓敏電阻DV與零線N極并聯(lián)；

所述信號(hào)控制電路包括費(fèi)控信號(hào)電路和跳合閘信號(hào)電路；

所述費(fèi)控信號(hào)電路為與費(fèi)控電能表連接的信號(hào)線X經(jīng)過(guò)電感H1和電容C4濾波，再經(jīng)全橋U2整流，其電流正極分兩路，一路經(jīng)二極管D3、可調(diào)電阻R2、穩(wěn)壓二極管DW2、二極管D1、光耦OC的發(fā)光控制極、再分別二極管D4和D5到三極管G1和G3的集電極。三極管G1、G3的發(fā)射極接負(fù)極。另一路經(jīng)限流電阻R3、R4分別到三極管G1、G2的基極；

所述跳合閘信號(hào)電路為與斷路器連接的反饋信號(hào)F經(jīng)電阻R7限流、再經(jīng)電感H2和電容C5濾波供給全橋U3整流，全橋U3的正極經(jīng)電阻R6、電阻R5到三極管G2的集電極和三極管G3的基極，穩(wěn)壓管DW3的負(fù)極端接電阻R5和電阻R6，正極端接電源負(fù)極；

橋U1、U2、U3的另一交流進(jìn)線端分別接交流電源零線N，限位開(kāi)關(guān)K并接在三極管G1和電源負(fù)極之間。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型所提供的高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7的分、合閘操作機(jī)構(gòu)及其控制電路，其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)合理，工作更穩(wěn)定、可靠；本實(shí)用新型提供的控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗磁干擾性好、成本較低。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型合閘到位的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型跳閘到位的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的剖視圖；

圖4為本實(shí)用新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型脫扣杠桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7操作機(jī)構(gòu)的控制電路圖；

圖7為本實(shí)用新型高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7操作機(jī)構(gòu)的電氣原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

以下參考圖1至圖7對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。

本實(shí)用新型實(shí)施例以高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7進(jìn)行說(shuō)明。

高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鱈7的操作機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、操作手柄及執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊分別用于操控?cái)嗦菲鞯牟僮魇直兔摽坩?，電機(jī)1用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊再來(lái)操控操作手柄和脫扣針2，實(shí)現(xiàn)控制斷路器的通斷。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊包括與驅(qū)動(dòng)電機(jī)1上的輸出齒輪3嚙合的主動(dòng)齒輪，該主動(dòng)齒輪設(shè)有同軸的傘形齒輪4和直齒齒輪5，主動(dòng)齒輪通過(guò)傘形齒輪4與輸出齒輪3嚙合，主動(dòng)齒輪通過(guò)直齒齒輪5嚙合從動(dòng)撥輪6，該從動(dòng)撥輪6通過(guò)定位軸7與操作手柄聯(lián)動(dòng)連接，操作手柄為斷路器的合開(kāi)閘操作機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)撥輪6轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)操作操作手柄；還包括與驅(qū)動(dòng)電機(jī)1連接的合閘到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8，所述主動(dòng)齒輪設(shè)有直齒齒輪5的端面安裝有與主動(dòng)齒輪聯(lián)動(dòng)的撥動(dòng)圈9，撥動(dòng)圈9上設(shè)有凸出的撥動(dòng)凸臺(tái)10，該撥動(dòng)凸臺(tái)10在驅(qū)動(dòng)電機(jī)1單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周的行程中與合閘到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8形成單次接觸式配合關(guān)系并能通過(guò)鉸接于斷路器殼體上的脫扣杠桿11推動(dòng)脫扣針2。

上述結(jié)構(gòu)中，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)1在正轉(zhuǎn)的過(guò)程中就可以實(shí)現(xiàn)合閘和跳閘動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)1通過(guò)錐形輸出齒輪3與傘形齒輪4嚙合，同時(shí)直齒齒輪5將動(dòng)力傳遞到從動(dòng)撥輪6上，從動(dòng)撥輪6驅(qū)動(dòng)操作手柄操作斷路器；撥動(dòng)圈9隨著主動(dòng)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，直齒齒輪5和從動(dòng)撥輪6上的齒輪嚙合行程與撥動(dòng)圈9與合閘到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8之間的行程適配，當(dāng)從動(dòng)撥輪6受力推動(dòng)操作手柄合閘到位時(shí)，撥動(dòng)圈9與合閘到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8發(fā)生觸碰，合閘到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)8發(fā)出合閘電信號(hào)，并輸出信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電機(jī)1使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，直齒齒輪5和從動(dòng)撥輪6上的從動(dòng)扇形齒脫開(kāi)嚙合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力脫離，斷路器保持正常合閘狀態(tài)，并可在短路或過(guò)載時(shí)自由跳閘；當(dāng)收到欠費(fèi)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)1繼續(xù)正轉(zhuǎn)，撥動(dòng)圈9旋轉(zhuǎn)到一定角度后，撥動(dòng)圈9推動(dòng)脫扣杠桿11，從而觸動(dòng)斷路器的脫扣針2移動(dòng)，使斷路器跳閘，斷路器發(fā)出跳閘信號(hào)，并輸出跳閘信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電機(jī)1使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)電機(jī)1停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，導(dǎo)致?lián)軇?dòng)圈9推動(dòng)脫扣杠桿11停在使得脫扣針2脫離的位置，保持脫扣狀態(tài)無(wú)法回到原位，斷路器觸頭保持分離狀態(tài)。當(dāng)費(fèi)控電能表收到繳費(fèi)信息時(shí)，發(fā)出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1繼續(xù)正轉(zhuǎn)，進(jìn)行合閘操作，如上述循環(huán)。

脫扣杠桿11一端為與撥動(dòng)凸臺(tái)10對(duì)應(yīng)的碰撞端111，另一端為鉤住脫扣針2的操作端112，所述脫扣杠桿11中部與斷路器殼體鉸接，撥動(dòng)凸臺(tái)10在驅(qū)動(dòng)電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周的行程中與所述碰撞端111形成單次接觸式配合關(guān)系。撥動(dòng)凸臺(tái)10在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，與碰撞端111發(fā)生碰撞，使脫扣杠桿11繞其鉸接軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，操作端112鉤住脫扣針2一起轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分閘操作。

所述操作端112設(shè)計(jì)成彎鉤狀，用于鉤住脫扣針2，其連接更穩(wěn)定，操控更靈敏。所述碰撞端111設(shè)計(jì)成圓形，所述撥動(dòng)圈9為圓盤形，其外周壁上設(shè)置用于進(jìn)行撥動(dòng)操作的撥動(dòng)凸臺(tái)10，所述撥動(dòng)凸臺(tái)10設(shè)計(jì)成半圓形。上述設(shè)計(jì)使得碰撞端111與撥動(dòng)凸臺(tái)10碰撞接觸為點(diǎn)接觸，阻力和摩擦力會(huì)更小，操控更容易。

主動(dòng)齒輪設(shè)有傘形齒輪4的端面設(shè)有連接軸12，所述直齒齒輪5套接于所述連接軸12上并固定連接，所述撥動(dòng)圈9設(shè)于連接軸12的端部，撥動(dòng)圈9上設(shè)有伸入連接軸12中的定位柱13，所述連接軸12上設(shè)有與定位柱13適配的定位孔。

上述結(jié)構(gòu)中，直齒齒輪5和撥動(dòng)圈9均位于傘形齒輪4的同一側(cè)，其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔，布置更合理，撥動(dòng)圈9和連接軸12通過(guò)定位柱13定位連接。

從動(dòng)撥輪6包括撥動(dòng)輪61，該撥動(dòng)輪61上延伸有與所述直齒齒輪5嚙合的從動(dòng)扇形齒62，該直齒齒輪5為與傘形齒輪4同軸的主動(dòng)扇形齒，所述主動(dòng)扇形齒的齒輪弧度、從動(dòng)扇形齒62的齒輪弧度均與合閘斷路器合閘角度相同。合閘動(dòng)作過(guò)程中他們是嚙合狀態(tài)，完成合閘動(dòng)作后他們是錯(cuò)開(kāi)的非嚙合狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)真正的動(dòng)力脫離，斷路器保持正常合閘狀態(tài)，并可在短路或過(guò)載時(shí)自由跳閘，兩扇形齒輪處于非嚙合狀態(tài)致使跳閘也不會(huì)帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)。

撥動(dòng)輪61上開(kāi)設(shè)有限位軸孔63，所述定位軸7穿過(guò)限位軸孔63與操作手柄形成周向定位配合，撥動(dòng)輪61與操作手柄之間通過(guò)定位軸7連接形成聯(lián)動(dòng)配合關(guān)系，驅(qū)動(dòng)電機(jī)1將動(dòng)力通過(guò)主動(dòng)齒輪和撥動(dòng)輪61傳遞到操作手柄，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)合閘功能，撥動(dòng)輪61上限位軸孔63呈三角形結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述定位軸7為與限位軸孔形狀一致的三角軸結(jié)構(gòu)，該撥動(dòng)輪61上延伸有撥動(dòng)輪連接軸64，該撥動(dòng)輪連接軸64設(shè)有三角形限位軸孔63，鋼質(zhì)三角軸與斷路器的操作手柄以及與撥動(dòng)輪連接軸64貫穿聯(lián)動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)電動(dòng)合閘、跳閘功能。

一種高分?jǐn)噘M(fèi)控?cái)嗦菲鞑僮鳈C(jī)構(gòu)的控制電路，包括驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)控制電路；

所述驅(qū)動(dòng)電路為交流電源的火線A經(jīng)過(guò)電容C限流受控于光耦OC,再經(jīng)過(guò)全橋U1到零線N；全橋的直流端與穩(wěn)壓二極管DW1、濾波電容C2并聯(lián)給直流電機(jī)供電，同時(shí)全橋U1的正極端經(jīng)過(guò)二極管D2、限流電阻1給光耦OC控制極續(xù)流。交流電源A端經(jīng)過(guò)電容C1與壓敏電阻DV與零線N極并聯(lián)；

所述信號(hào)控制電路包括費(fèi)控信號(hào)電路和跳合閘信號(hào)電路；

所述費(fèi)控信號(hào)電路為與費(fèi)控電能表連接的信號(hào)線X經(jīng)過(guò)電感H1和電容C4濾波，再經(jīng)全橋U2整流，其電流正極分兩路，一路經(jīng)二極管D3、可調(diào)電阻R2、穩(wěn)壓二極管DW2、二極管D1、光耦OC的發(fā)光控制極、再分別二極管D4和D5到三極管G1和G3的集電極。三極管G1、G3的發(fā)射極接負(fù)極。另一路經(jīng)限流電阻R3、R4分別到三極管G1、G2的基極；

所述跳合閘信號(hào)電路為與斷路器連接的反饋信號(hào)F經(jīng)電阻R7限流、再經(jīng)電感H2和電容C5濾波供給全橋U3整流，全橋U3的正極經(jīng)電阻R6、電阻R5到三極管G2的集電極和三極管G3的基極，穩(wěn)壓管DW3的負(fù)極端接電阻R5和電阻R6，正極端接電源負(fù)極；

橋U1、U2、U3的另一交流進(jìn)線端分別接交流電源零線N，限位開(kāi)關(guān)K并接在三極管G1和電源負(fù)極之間。

電路控制原理圖說(shuō)明：

信號(hào)X：由電能表提供(交流電火線220V串聯(lián)100K電阻)高電平(有220V電壓)表示有費(fèi)，低電平(無(wú)220V電壓)表示欠費(fèi)。

反饋信號(hào)F:接斷路器輸出端(串聯(lián)電阻100K)，高電平表示斷路器合閘，低電平表示跳閘。

斷路器合閘：當(dāng)電能表有費(fèi)即信號(hào)線X有220V交流電壓時(shí)，該電流X經(jīng)全橋U2整流，其正極電流經(jīng)二極管D3，再經(jīng)可調(diào)電阻和電容R3延時(shí)，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓二極管限壓，再經(jīng)二極管D1、光耦可控硅OC、二極管D4、三極管G1導(dǎo)通，回到全橋U1的負(fù)極。此時(shí)，三極管G2導(dǎo)通而三極管G3截止。同時(shí)，交流電源A、N經(jīng)電容C1限流、全橋U1整流，DW1和C2穩(wěn)壓濾波，提供小電機(jī)M轉(zhuǎn)動(dòng)合閘。當(dāng)合閘到位時(shí)，小開(kāi)關(guān)K閉合，而使三極管G1截止、光耦可控硅OC關(guān)斷、而小電機(jī)停轉(zhuǎn)。此時(shí)，傘形主動(dòng)輪和扇形從動(dòng)輪脫離，斷路器可以手動(dòng)操作。

斷路器跳閘：當(dāng)電能表無(wú)費(fèi)即信號(hào)線X沒(méi)電時(shí)，三極管G1截至、三極管G2截止，三極管G3導(dǎo)通(此時(shí)在合閘狀態(tài)，反饋信號(hào)F有電，提供三極管G3的基極電流)，同時(shí)，電容C3放電，而使光耦可控硅OC導(dǎo)通，(電容C2經(jīng)D2和R1再給光耦可控硅續(xù)流，)電源A、N經(jīng)電容C1限流，經(jīng)穩(wěn)壓管DW1和電容C2穩(wěn)壓濾波，一路電提供小電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一路電經(jīng)二極管D2和電阻R1給光耦可控硅OC續(xù)流。該電流再通過(guò)二極管D5、三極管G3，回到全橋U1。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同步轉(zhuǎn)動(dòng)的撥動(dòng)塊觸動(dòng)斷路器的脫扣針，斷路器跳閘，而斷路器的輸出端無(wú)電流，即反饋信號(hào)F無(wú)電，即三極管G3沒(méi)基極電流而截至，同時(shí)，光耦可控硅OC截至，小電機(jī)停轉(zhuǎn)。此時(shí)，撥動(dòng)桿頂著脫扣針，即達(dá)到欠費(fèi)不能合閘的目的。

如果，電能表有費(fèi)再重復(fù)上述循環(huán)。

目前，費(fèi)控?cái)嗦菲髦睾祥l產(chǎn)品的控制電路均采用開(kāi)關(guān)電源、單片機(jī)、永磁體、霍爾元件控制，因此，控制電路復(fù)雜，抗磁干擾性差，成本較高。本實(shí)用新型提供的電路不存在上述缺陷。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，上述假設(shè)的這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。